第4章 施工放样方法和精度分析

第四章施工放样方法和精度分析4.1概述4.2坐标法放样与精度精度分析**4.3其它放样方法*4.4归化法放样**4.5高程放样方法*4.6铅垂线放样*4.7施工放样新技术4.8铅垂线放样4.9特殊的施工放样方法4.10施工放样方法的选择4.1概述1.概念放样——将图上设计建筑物的位置、形状、大小和高低（4要素）在实地上标定出来，作为施工的依据。放样基础：熟悉建筑物设计的总体布置图、细部结构图找出放样几何数据：1）主要轴线的位置；2）主要点（特征点）的位置；3）建筑物各部间的几何关系。结合已有控制点和现场条件，研究确定放样的方案和方法。2.放样的分类按放样点的不同空间特征分为：1）平面位置放样——即长度和角度的放样，包括：极坐标法、直角坐标法、方向交会法等。2）高程放样——几何水准法。综合为放样元素：角度、长度、高度3.放样仪器测角（方向）仪器——经纬仪、全站仪测距仪器——测距仪、全站仪测高仪器——水准仪（普通、静力）、经纬仪准直仪器——指向仪、投点仪、引张线等其它——特殊觇标、强制归心装置、辅助工具4.放样方案与方法确定：在控制网设计中统一设计，不可临时确定放样方案和方法。5.放样误差的特点与测图相比较，放样使用相同的仪器和设备，但放样与测量误差所产生的影响并不一样。以测角对中误差为例：右图：测角影响e使A至A’，但仍照准B、C点影响结果：角度值不等1221'''21右图：放样影响：e使A至A’，但放样前反算的角度、距离是相等的，故在A’点上仍使用反算的角度、距离放样。影响结果：在A’处旋转了δ角，其大小与e及其方向相关，最终使p点位移动。4.2坐标法放样一、极坐标法放样1.放样数据准备：2.放样：1)设站A点，后视B点，并设度盘度数为αAB2)转动照准部，使度盘度数为αAP，3）在AP方向上测设距离S，得P1，4)倒镜重复1)-3)部得P2，5）曲P1P2平均位置作为P。APAPAPxxyytg22APAPAPyxSABABABxxyytg二、极坐标法放样精度由误差椭圆在坐标轴上的投影可得到Mx,My,或得到任意方向上的误差大小——误差曲线。由几何定理可知：椭圆的任意共轭半径平方和是常数。即：2222bammMyxsin222122baM极坐标的误差椭圆其测角和测距影响半径相互垂直。22)(smsmM三、直角坐标放样直角坐标放样：极坐标放样的一种特殊形式。其中，α等于90度，A点由o点沿x轴量距c确定。4.3其他直接放样方法一、角度交会法放样元素：交会角度或方向——根据待定点的坐标（设计）和控制点的坐标计算求得。为提高精度，常采用三方向交会，产生示误三角形，取重心或将一角点投影到对应方向上以其垂足作为最后点位。精密放样时，采用角差图解法，主要适用于动态和快速定位。放样数据计算：①方向计算：检核：②距离：已知点至测点中心的距离③编制放样数据表abababxxyytanabababababyxyx45tanyxyxxyxyab11tan1tan145tantan145tantan45tan现场放样1）设站P1点，后视A（置度盘270°00′00″0）转动至盘63°26′05″.81＃点方向2）另站P2点，后视B（置度盘270°00′00″0）转动至盘296°33′54″21＃点方向3）另站B点，设轴线方向三站在1＃位置得示误三角形。其它非轴线交点垂直投到主轴方向上即为1＃点位。二、角度交会法精度点位误差：精度分析两角度交会放样：假设角度放样精度均为mβ，由角度放样所引起的点位放样误差分别为u、v，则放样点的最终点位精度为：22212222sinvuddmmmMyx•讨论——交会图形问题将：代入M式：当mβ、b定值时，则M取决于Q表示图形对点位精度的影响。讨论：◆当γ一定时，M随β1，β2变化取：sinsin,sinsin1221bdbd22212sinsinsinbmM22212sinsinsinQ12122212sinsinsinsiny0cossin2cossin2'1111y当β1=β2时，即对称交会时，M有极值。?极大？极小对称交会时:结论：1）γ90度时，2β为锐角，y”0，y极小，对称交会最有利；2）γ=90度时，β=45度，cos2β=0，y”=0，y’=0，y无极值；3）γ90度时，2β为钝角，y”0，y极大，对称交会最不利；02sin2sin1121112cos22cos22cos22cos2y12cos4y二、距离交会法距离误差对点位的影响：md2pp’umd1pp’’vsin,sin12ddmvmuBPvBPvAPuAPuvvyvvxuuyuuxcossinsincoscossin'sincos'BPAPxvum22222sinsinBPAPyvum22222coscos22212222sin1ddvuyxmmmmmmM9090BPvAPu如图，角度交会（左）与距离交会（中）误差椭圆在精度匹配时，长轴方向相差90度。在γ=90度时，两椭圆重合。（右图中实线为角度交会误差椭圆，虚线为距离交会误差椭圆）精度匹配：•角度交会与距离交会比较Smms4.3其他直接放样方法三、自由设站定位法用于快速确定待定点坐标；通常采用边长测量来解算，精度要求高时，可以边角同测，增加多余观测进行平差；特点明显：提高精度、方便、灵活、工作量小；P4.4归化法放样归化法放样——由直接放样得到初始点位（精度较低）精密测量计算归化改正数现场归化改正得到最终点位（精度符合要求）一、归化法放样角度1）直接放样β角，定出p’点；2）测量∠BAP’=β’，和AP’距离S；3）计算角度差Δβ=β-β’，和归化量：4）在AP’垂直方向上归化出p点位置。Spp'二、归化法放样点位（一）角度交会归化法：1—设计位置，1′—初步位置1）放样初步点位——任意方法。2）精密测量在初步点位1′上设标志，在P1、B、P2上用经纬仪测定出P11′、B1′、P21′方向角。3）计算横向位移量与设计方向角比较后得差值：Δα、Δβ、Δγ——称为角差，用Δφ表示。根据各点至1点（设计）的距离Si及Δφ，得位移：（横向位移）Si—控制点至放样点间距离因ΔSi相对Si很小，认为ΔSi为垂直交会方向的一段长度。由Δφ的正负得出移位方向。4）绘制归化图由ΔS1、ΔS2、ΔS3绘原方向平行线。iiSS5）实地归化改正：用归化图上的P’点对准实地上的临时点P’位置旋转图纸，使图纸上三个已知方向上的任一方向对准相应的已知点将秒差图上的P点透刺在实地上即得到最终P点的精确位置。——反复测定。由上述可知，其精度主要取决于P点测定精度。例：放样的角值β=87°28’36”，初步测设的角β‘=∠BAP’=87°27’54″，AP边长S=50m，角差为Δβ=β＇-β=87°27’54″-87°28’36”=-42″故P点的横向改正数为:mDD010.05020626542因角差Δβ为负值，应自P′点起向角外量取0．010m得到P点.（二）距离交会归化法ΔS21）放样初步点位——任意方法。2）精密测量在初步点位1′上设标志，在P1、B、P2上用测距仪测定出P11′、B1′、P21′距离。3）计算距离差与设计距离比较后得差值：ΔSi。4）实地归化改正ΔS2三、构网联测归化法放样适用于需要严格位置的控制网点位置归化。即先放样全部需要的控制网点初始位置全网数据观测控制网平差计算计算各点x,y差值实地按x,y方向进行归化改正得到归化后的严格点位。4.5方向线交会法及其精度分析一、放样方法：利用两条直线相互垂直的方向线相交定出放样点。问题：A、A’、B、B’不能同时设站时，设临时测站点S，定出b、b’或a、a’，S用逐次趋近法设定。误差来源：1）设置端点误差（起始数据误差）2）设置方向线误差3）标定c点误差步骤：①设置方向线端点；②经纬仪安置在离放样点较远的端点上，标定两方向线，在放样点周围，每一方向线上定出两点：a、b和c、d；③施工时，采用拉线方法得ab线和cd线的交点，交点即为放样点的平面位置。◆方向线交会法程序及误差来源◆利用正倒镜投点法确定S点●仪器不存在误差时●仪器存在误差时AOBO’B’''AOOOBBABAOBO’B’B1B2●特殊情况下已经AO、BO距离时baO’OBA01(180)abab●实际操作时：AO距离不能精确确定，O点实际位置需要经过多次趋近；步骤：1）根据A、B两点的位置，将仪器大致安装在AB连线上，设在程序O′处，将仪器大致整平。2）盘左瞄准A点，倒镜在B点附近定出B1点；盘右瞄准A点，倒镜在B点附近定出B2点；取B1、B2中点为B′。3）量取AO和BB′，根据相似三角形原理，计算O′O：4）移动仪器至O位置，整平仪器。5）重复2、3、4步，直至仪器位于方向线AB上。6）当仪器位于方向线AB上后，再按方向线交会法进行放样。误差来源：①架设仪器的误差包括端点误差、目标偏心误差及瞄准误差。②按方向线交会法进行放样的误差包括设置方向线端点的误差、目标偏心误差、瞄准误差。③标定误差4.6高程放样方法高程放样方法几何水准的方法三角高程测量在向高层建筑物和井下坑道放样高程时还要借助于钢尺和测绳来完成高程放样4.6高程放样方法高程放样方法几何水准的方法应用几何水准测量方法放样高程时，首先应将高程控制点以必要的精度引测到施工区域，建立临时的水准点。临时水准点应相对固定，有利保存及便于放样。临时水准点的密度应保证只架设一次仪器就可以放样出所需要的高程。高程放样水准仪法已知高程点A，其高程为HA，需要在B点标定出已知高程为HB的位置aAbB4.6高程放样方法高程放样水准方法A、B点间安置水准仪，精平后读取A尺读数为a计算仪器视线高程：Hi=HA+aB点标尺读数应为：b=Hi-HB水准尺紧靠B点木桩上下移动，直到尺上读数为b时，沿尺底画一横线，此线为设计高程HB的位置aAbB4.6高程放样方法高程放样水准方法标定放样点的方法很多，可根据工程要求及现有条件来定。例如：土石方工程一般是用木桩固定放样高程，或标定在柱顶，或用红线标定在木桩的侧面；混凝土工程一般是用油漆标定的混凝土墙壁或模板上；为了工作方便，有时在标志旁边注记高程。4.6高程放样方法高程放样水准仪法示例已知水准点A的高程HA=24.376m，要测设某设计地坪标高HB=25.000m测设过程：A、B间安置水准仪，A竖水准尺，B处设木桩对水准尺A读数，为a=1.534m，则水平视线高：Hi=HA+a=24.376+1.534=25.910mB点应读数b=Hi-HB=25.910-25.000=0.910m调整B尺高度，至读数b=0.910时，沿尺底做标记即设计标高HB高程放样水准仪法倒尺法放样当待放样的高程HB高于仪器视线时(如放样地铁隧道管顶标高时)，可以把尺底向上，即用“倒尺”法放样，这时，b=HB-(HA+a)4.6高程放样方法高程放样高程传递放样待测设点与已知点高差较大时,采用悬挂钢尺的方法进行测设4.6高程放样方法高程放样HA为A点已知高程，HB为B点待测设高程钢尺悬挂在支架上，零端向下挂重物在地面和待测设点位附近安置水准仪，分别读数a1、b1和a2由于HB=HA+a-(b1-a2)-b2，则b2=HA+a-(b1-a2)-HB测设：尺上读数为b2时，在尺底画出设计高程HB标志线4.